Физическое описание природы объекта

Будем использовать классический подход (инженера или математика) к решению проблемы моделирования, который заключается в том, чтобы сформулировать исходную задачу, описывающую физический процесс и затем постараться ввести необходимое количество упрощающих предположений для формулировки ново задачи, которая поддается решению теми или иными средствами. Под моделью будем понимать образ, описание объекта исследования, отражение его характеристик. Моделирование — метод исследования, научного познания объектов разной природы при помощи моделей. [c.371]

Физическое описание природы объекта [c.11]

Смысловой аспект представляет собой физическое описание природы моделируемого объекта. [c.11]

Действительно, объекты природы наиболее универсально отображаются в виде математических моделей . Но физическое в математическое моделирование физико-химических процессов нельзя осуществить независимо друг от друга. Математическое описание и математическая модель появляются в результате физического моделирования процессов. Поскольку математическое моделирование не является самоцелью, а служит средством для оптимального проведения процесса, результаты его используются для создания оптимального физического объекта. Исследования на этом объекте (новое физическое моделирование) позволяют проверить результаты математического моделирования и улучшить математическую модель для решения новых задач. Ясно, что как математическое, так и физическое моделирование есть только этапы единого процесса — моделирования, цель которого — решение технических задач. [c.9]

В простых системах в отличие от сложных для описания распознаваемых объектов используется однотипная информация, т. е. признаки, на языке которых произведено описание классов, имеют единую физическую природу. [c.70]

Смысловая сторона модели — формализованное описание представляет собой описание физической природы моделируемого объекта. [c.43]

В составе математического описания, разработанного на основе физической природы моделируемого объекта, можно выделить следующие группы уравнений [c.47]

Конечные уравнения алгебраические и трансцендентные используются для описания стационарных режимов объектов, рассматриваемых как объекты с так называемыми сосредоточенными параметрами. Отличительным признаком таких объектов являются сосредоточенные конечные объемы массы, в пределах которых переменные состояния сохраняют постоянные значения, например реактор идеального смешения. Кроме того, конечные уравнения используются в составе математического описания для отражения определенных закономерностей о физической природе тех или иных явлений, например, для расчета температуры кипения смеси компонентов известного состава и др. [c.14]

Таким образом, моделирование в сущности связано только с математическим описанием объектов, а не с их физической природой, которая может быть различной для модели и оригинала. [c.260]

Указанное определило необходимость системного подхода к автоматическому управлению. Основы этого подхода заложены в кибернетике — науке об управлении в широком смысле этого слова. Если ручное управление базировалось на логических моделях, рожденных опытом и носивших субъективный характер, то совершенное автоматическое управление, естественно, должно базироваться на объективных представлениях, основанных на природе происходящих процессов. Таким образом возникла необходимость в математическом описании -- -процессе нахождения взаимной связи между параметрами того или иного процесса. Математическое описание реального процесса или схематического представления о нем на основе упрощенной физической модели этого процесса получило название математической модели. Если возьмем реальный процесс и, не вникая в природу этого процесса, найдем опытным (экспериментальным или статистическим) путем связи между выходными и входными параметрами процесса, обычно легко измеряемыми, то можем получить математическую модель, пригодную для управления, однако в тех пределах изменения параметров, которые были предметом экспериментальных исследований. Полученная математическая модель называется функциональной и соответствует реальному процессу. Функциональная модель имитирует поведение объекта вне зависимости от его структуры. Недостаток подобных математических моделей заключается в невозможности анализировать влияние пара- [c.14]

Все же теория Бора была важным этапом в развитии представлений о строении атома как и гипотеза Планка—Эйнштейна о световых квантах (фотонах), она показала, что нельзя автоматически распространять законы природы, справедливые для больших тел — объектов макромира, на ничтожно малые объекты микромира — атомы, электроны, фотоны. Поэтому и возникла задача разработки новой физической теории, пригодной для непротиворечивого описания свойств и поведения объектов микромира. При этом в случае макроскопических тел выводы этой теории должны совпадать с выводами классической механики и электродинамики (так называемый принцип соответствия, выдвинутый Бором). [c.45]

Следует иметь в виду, что математическое моделирование не противопоставляется физическому моделированию, а скорее призвано дополнить его средствами математического описания и численного анализа. Фактически методы физического моделирования также базируются на тождественности математического описания процессов в исследуемом объекте и его модели. Различные по своей природе физические или химические процессы могут иметь одинаковое математическое описание. Так, например, математическое выражение [c.156]

Дается систематический обзор современных результатов по дисперсионному — обычному и запаздывающему — взаимодействию в капиллярных системах. В качестве исходного для микроскопической теории используется представление о молекулярной природе капиллярных систем и о межмолекулярных силах. Последовательное молекулярно-статистическое описание капиллярных систем строится на большом каноническом ансамбле Г иббса. Для этого используется метод производящего функционала, позволяющий компактно и замкнуто вывести необходимые общие соотношения статистической механики. Решение основополагающей проблемы о влиянии среды на взаимодействие молекулярных объектов достигается как строгий результат исследования коллективных явлений в системах многих молекул. Этот результат формулируется в виде принципа взаимодействия на языке фундаментальных физических понятий, отражающих роль среды как посредника взаимодействия. С единой точки зрения принципа взаимодействия рассматривается широкий круг самых различных по своим масштабам ключевых задач теории капиллярных систем. Сюда относятся молекулярные корреляции в капиллярных системах молекулярная структура плоских, слабо и сильно искривленных поверхностных слоев взаимодействие макроскопических частиц. Используемые в принципе взаимодействия понятия реализуются в этих задачах как сжимаемости и адсорбции. Они и являются параметрами описания коллективных явлений, обусловленных влиянием среды. Особо рассматривается построение парного эффективного межмолекулярного потенциала по данным о рассеянии рентгеновских лучей. На протяжении всей статьи проводится сопоставление с альтернативным макроскопическим подходом, в котором вещество рассматривается не как состоящее из молекул, а как континуум, описываемый макроскопической характеристикой — диэлектрической проницаемостью. Это сопоставление касается не только расклинивающего давления пленки, на примере которого была первоначально сформулирована макроскопическая теория, но и большинства других результатов по дисперсионному взаимодействию [c.163]

Итак, существуют три мира явлений. Мир одних, провозглашенный в физике Ньютоном в 1687 г., качественно неизменен. Мир других, провозглашенный в термодинамике Клаузиусом в 1850 г., деструктивен. И, наконец, мир третьих, провозглашенный в биологии Дарвиным в 1859 г. и в естествознании Пригожиным в 1980 г., созидателен и склонен к эволюционному саморазвитию. Три мира - три научных мировоззрения - три языка, на которых человечество одновременно ведет диалог с природой. Явления первой и второй групп, как уже отмечалось, подчиняются принципиально разным законам природы (детерминистическим и статистическим соответственно), совокупности которых образуют их научные фундаменты. Представления, выработанные для описания явлений одной группы, не могут быть использованы для описания другой. Так, термодинамические функции состояния (температура, энтропия, свободная энергия и др.) теряют смысл для объектов и явлений, изучаемых классической физикой и квантовой механикой. В то же время такие физические понятия, как координаты, импульсы и траектории движения микрочастиц, волновая функция, уравнение Шредингера и др., неприемлемы для равновесной термодинамики. Явления третьей, промежуточной, группы не потребовали для своего описания раскрытия новых фундаментальных законов природы. Новизна рождающихся в результате статистико-детерминистических процессов структурных образований не в особых, ранее неизвестных свойствах микроскопических элементов, а в макроскопических организациях этих элементов с упорядоченной системой связей. Качественные изменения, происходящие при спонтанном переходе системы от хаоса к порядку, возникают благодаря кооперативному эффекту, проявляющемуся в процессе реализации возможностей микроскопических [c.23]

Второе направление в химической кибернетике, определяющее исходные позиции при составлении математического описания, базируется на изучении физической сущности и анализе механизма процесса, наличии сведений о физической природе моделируемого объекта и известных основных теоретических закономерностях протекающего в нем процесса. При этом в состав математического описания вводятся зависимости, связывающие параметры, характеризующие изучаемый объект, в единую систему уравнений. Среди таких соотношений могут быть выражения, отражающие фун- [c.52]

Физическое моделирование заключается в замене изучения какого-либо объекта опытным изучением его модели, имеющей ту же физическую природу, но отличающейся масштабом или значениями характеристик. К физическому моделированию прибегают, когда натурные испытания трудно осуществить вследствие очень больших или очень малых размеров разрабатываемого объекта. При физическом моделировании используют описанные ниже теорию подобия и метод анализа размерностей. [c.11]

Исследование физических объектов той хе природы или имеющих такое же математическое описание, что и моделируемая ХТС (подобные объекты), с целью прогнозирования особенностей функционирования при различных параметрах и входах [c.112]

Диагносттеская модель позволяет отвлечься от физической природь объекта и формализовать решение диагностических задач в форме, удобной для ее решения на ЭВМ- Наиболее удобными моделями, описанными в литературе и пригодными для ис-по.пьэования в нефтяной промышленности ягвляются отрз ктл рно-следственная модель динамическая модель регрессионная модель. [c.21]

Физико-химическая механика основных процессов химической технологии изучает общие закономерности переноса количества движения, теплоты и массы в тех физико-химических системах, в которых осуществляются химико-технолог-ические процессы. Известные примеры изложения этих общих закономерностей базировались на традиционных представлениях механики сплошной среды. Ограниченность такого подхода к изучению явлений переноса очевидна, поскольку значительная часть физико-химических систем, в которых осуществляются типовые процессы химической технологии, представляют собой объекты статистической природы. Примерами этих систем являются дисперсные среды, содержащие хаотически движущиеся частицы, которые обмениваются веществом, энергией и количеством движения как между собой, так и со сплошной фазой. Для описания указанных объектов естественно использовать фундаментальные методы статистической физики. Поэтому одно из главных направлений развития научньга. представлений о механизме явлений переноса в основных т1роцессах химической технологии связано с активным использованием фундаментальных понятий и методов статистической физики. Некоторые из них рассматриваются в соответствующих разделах общего курса физики, физической химии и т. п. Однако до настоящего времени в отечественной и зарубежной литературе не было примеров систематического изложения статистических основ физико-химической механики процессов химической технологии, хотя необходимость в появлении подобной книги давно назрела. Данное учебное пособие восполняет указанный пробел. [c.3]

Заметим, что условия моделируемости не выдвигают никаких требований относительно общности физической природы изучаемых объектов. Требуется только общность их математического описания. Этот факт нашел свое отражение в появлении таких методов, как метод электро- и гидроаналогий, где моделями изучаемого объекта служат объекты совершенно другой физической природы. [c.259]

Как указывалось ранее, основным требованием моделируемости является тождественность математического описания модели и объекта в некоторой системе обобщенных переменных. Однако на практике нн одна модель не может обеспечить абсолютно полной тождественности математического описанпя. Следовательно, речь может идти лишь о большей или меньшей степени соответствия модели и объекта. Если при моделировании достигнуто удовлетворительное соответствие, то говорят, что модель адекватна объекту. Для того чтобы судить, насколько хорош материал, полученный на модели, необходимо установить степень адекватности модели и объекта. Иными словами, нельзя заранее, априори, утверждать, что данные, полученные на физической модели, более достоверны, чем на математической (и наоборот). Безусловно, первоначальным источником научного знания является опыт. Поэтому если математическая модель построена на основе строгих предпосылок (например, базируется на фундаментальных законах природы илп на ранее апробированных результатах физического эксперимента) и при ее выводе не сделано никаких упрощающих допущений, влияние которых на конечный результат было бы неясно, то в этом случае математическая модель, очевидно, является вполне строгой. [c.262]

Любую замкнутую изолированную физическую систему в принципе можно описать с помощью марковского процесса, если ввести все микроскопические переменные как компоненты У. Действительно, микроскопическое движение в фазовом пространстве детерминистично и, следовательно, обладает свойством марковости (ср. с (4.1.3)). Физический вопрос, однако, состоит в том, можно ли найти намного меньшее множество переменных, изменение которых со временем будет описываться многокомпонентным марковским процессом, Хорошо известен, но все еще остается загадочным экспериментальный факт, что это действительно возможно для большинства многочастичных систем в природе. Конечно же, такое описание даже в лучшем случае является приближенным на ограниченно макроскопическом, очень грубом уровне. Такое сведение к намного меньшему числу переменных называют сверткой или проекцией, но обоснование этого приближения затрагивает фундаментальные проблемы статистической механики и все еще является объектом многочисленных дискуссий. [c.82]

К началу 20 века прочно укрепилось представление о свете как о волновом процессе. В самом деле, отражение и преломление света, а также интерференция и дифракция света нашли прекрасное толкование на основе волновых представлений. Однако спектральные зависимости интенсивности излучения нагретых тел, фотоэффект и люминесценция не поддавались волновому описанию. Осенью 1900 г. М. Планк возродил идею Ньютона о световых корпускулах при рассмотрении теплового излучения. В знаменитом докладе Немецкому физическому обшеству 14 декабря 1900 г. он показал, что непротиворечивую формулу для излучения абсолютно чёрного тела можно получить, если принять, что излучение происходит не непрерывно, а в виде порций энергии (квантов) с энергией одного кванта Е — ки. Позже А. Эйнштейн высказал предположение, что свет не только испускается, но и поглош,ается в виде квантов энергии. С помош ью такого представления о свете им было объяснено явление фотоэффекта в 1905 г. Так утвердился дуализм в представлениях о природе света, а точнее, дуализм в математических подходах при описании свойств удивительного и загадочного объекта, который мы называем светом. [c.392]

Этот важный класс полупроводниковых кристаллов является объектом особого интереса с 1952 г., когда Велькер впервые привлек к нему внимание исследователей [36]. По природе связей некоторые кристаллы элементов П1—V групп являются аналогами атомарных полупроводников IV группы, на которые они похожи также по структуре и по свойствам. Поэтому можно ожидать, что для них типичны многие из описанных выше реакций в Ge и Si. И в самом деле, многие из этих полупроводников хорошо характеризуются равновесной степенью ионизации и поведением в них ионизированных примесей (рис. 1 и табл. 1). Особенно полно с физической точки зрения исследован антимо-нид индия. Все же в полупроводниках III—V исследовано еще относительно мало химических реакций. Но ввиду того что все эти вещества в конце концов могут быть получены в виде очень чистых монокристаллов, ожидается, что этот пробел в наших знаниях будет скоро восполнен. [c.282]

Однако возникает вопрос, может ли научное исследование нервной системы вообще разрешить парадокс материи и сознания. Будет Ли когда-нибудь объяснена уникальная особенность мозга, состоящая в том, что определенная группа атомов знает о своем собственном существовании Как сказал Бор в 1932 г. в своей лекции Свет и жизнь (которую мы цитировали в гл. I), для понимания природы этого вопроса в физическом смысле очень полезным должен оказаться принцип комплёментарности Признание ограниченности механического подхода к вопросам атомной физики может быть с успехом использовано для примирения двух на первый взгляд противоречащих друг другу точек зрения, которые характерны для физиологии и психологии. Необходимость учитывать взаимодействие между измерительным инструментом и объектом исследования в атомной механике хорошо соответствует специфическим трудностям психологического анализа. Эти трудности связаны с тем, что сознание неизбежно изменяется, как только мы концентрируем внимание на каком-нибудь его отдельном элементе... Действительно, с нашей точки зрения, ощущение свободы воли следует рассматривать как свойство, присущее сознательной жизни, материальную параллель которому следует искать среди органических функций, для которых невозможно ни причинное механическое описание, ни физическое исследование, достаточно радикальное для того, чтобы можно было с определенностью применить статистический закон атомной механики . [c.523]

Однако при изучении электромагнитных явлений в живой природе размеры объектов, скорости их относительного движения и способы наблюдения (измерения) электромагнитного поля таковы, что для математического описания биоэлектрических и биомагнитных явлений целесообразно применять электродинамику неподвижных сплошных сред, или теорию Максвелла. Она характеризуется как теория феноменологическая, теория макроскопическая и теория близкодействия. Это означает, что не рассматриваются внутренние (в масштабах атомов и элементарных частиц) механизмы возникновения полей и происхождение свойств среды, влияющих на электромагнитные характеристики рассматриваемые величины представляют собой результат осреднения соответствующих физических величин микроструктурного уровня материи по физически бесконечно малым объемам пространства и интервалам времени, т.е. объемам и интервалам, которые очень велики по сравнению с элементами микроструктуры вещества (молекулами, ячейкаЛ1и кристалла) и характерными длительностями внутримолекулярных процессов, но очень малы по сравнению с пространственными и временнь1ми изменениями поля и среды, учитываемыми и измеряемыми макроскопическими методами рассматривается взаимо- [c.147]